1.專喝柴油的車——內燃機車的簡介及分類
蒸汽機車在投入使用後不久,人們便發現它有一個致命的弱點:鍋爐大而重,成為發展進程的絆腳石。用煤將鍋爐裏的水加熱,轉變成水蒸氣,然後通入汽缸裏,從而推動機車行駛。於是,人們就想去掉這種笨重的鍋爐,這樣的話,燃料就可以直接在汽缸內燃燒,蒸汽機車的這一主要缺點也就克服了。為此,科學家們開始了苦苦地探索。
1866年,一位名叫奧托的德國人,首先研製成了一種燃燒煤氣的新型發動機。該發動機與蒸汽機相比,與其汽缸外麵的鍋爐的燃燒燃料有所差異,它是在汽缸內點燃煤氣,然後利用氣體的壓力推動活塞,曲軸也就隨之旋轉了起來。為了形象地表示出這一工作原理,人們將其稱為“內燃機”。內燃機的成功研製,推動了火車的進一步發展。
通常情況下,內燃機車以內燃機為原動力,通過傳動裝置驅動車輪的機車。內燃機一般可分為兩種:柴油機車和燃氣輪機車。然而柴油機車發展較迅速,這是因為燃氣輪機車的效率要比柴油機車低,而且耐高溫材料成本較高、會產生較大的噪聲。我國的內燃機車,一般指的是柴油機車。
直到1894年,德國製造出世界上首台內燃機車。此內燃機車,不僅沒有大鍋爐,而且不用燒煤或煤氣,用的燃料僅僅是柴油。此內燃機所采用的柴油機,是德國人魯道夫·狄塞爾發明的。自此,內燃機車成了火車家族中必不可少的重要角色,同時得到了廣泛的應用。
與蒸汽機車比起來,雖然內燃機車誕生較晚,但由於其有更多優勢,因此備受人們觀注。它有以下幾個突出優點:
(1)馬力大。蒸汽機車的功率大約為3000馬力,而內燃機車卻高達4000~5000馬力,運載量相對較大。
(2)速度快。內燃機車啟動快,加速也迅速。一般情況下,蒸汽機車最大時速可達110千米,而內燃機車的最大時速卻有180千米,這樣一來,鐵路通過能力就能夠提高25%之上。
(3)能夠較好地利用燃料的熱能。通常情況下,蒸汽機車的熱效率大約為7%,而內燃機車卻高達28%左右,後者與前者相比,提高了4倍。如果這樣的話,就可以節省大量的燃料。
(4)是缺水地區的最佳選擇。要知道蒸汽機車用水量是相當大的,一列火車平均每行駛10千米,就能夠消耗掉3~4噸的水。如果途經幹旱缺水的地區,火車就必須自行帶上備用水。據介紹,運行在缺水地區的一列火車,如果有10節車廂的話,其中就有3節車廂是用來裝水的。而對於內燃機車來說,用來冷卻的水隻有幾百千克,還可循環利用,如果給內燃機車上一次水,便能夠行駛1000千米,因而它有“鐵駱駝”之稱。
(5)司機易於駕駛與操作。駕駛內燃機車的司機不用加煤加水,而且駕駛室內較為寬敞,光線較好,司機操作時視野開闊,不僅方便而且安全。
有些人認為,內燃機車和汽車使用的都是內燃機,二者的結構原理也應該是相同的。事實上,它們並不完全相同。對於汽車而言,是利用內燃機產生的動力直接推動車輪轉動;對於內燃機車而言,則是先通過內燃機帶動發電機產生電能,再用電能使電動機旋轉,從而驅動機車前進。因此,在一般情況下內燃機車也可稱為“電傳動內燃機車”。
第二次世界大戰後,由於內燃機車所用的燃料——石油價格低廉,能夠大量供給,因此內燃機車發展極為迅速,以其明顯的優勢,很快就壓倒了蒸汽機車。例如美國、日本、法國、加拿大等國都相繼研製成了內燃機車,不僅如此,在大約10年的時間裏,實現了鐵路機車內燃化,內燃機車因此得到了廣泛的使用。
1958年,我國研製成了第一台內燃機車。1969年,中國已經製造出4000馬力的大功率內燃機車,例如“東風型”、“東方紅型”以及“北京型”內燃機車等。現如今,中國已有許多鐵路線行駛著類型各異的內燃機車。其中有一些主要幹線,直達客車基本上已經實現了內燃機車牽引。
內燃機車按照不同的劃分標準,可以分為以下幾種:
(1)按用途來劃分,通常可以分為四類:幹線內燃機車,貨運內燃機車和客運內燃機車也包括在內;調車內燃機車和調車小運轉內燃機車;工礦內燃機車;地方鐵路內燃機車。
(2)按傳動方式來劃分,通常可分為:電傳動、液力傳動和機械傳動內燃機車。電傳動內燃機車,又可以劃分為直流電傳動、交直流電傳動和交流電傳動內燃機車三種。液力傳動內燃機車,可分為普通液力傳動、液力—機械傳動和液力換向的液力傳動內燃機車。而機械傳動內燃機車,簡稱為液力換向內燃機車。
(3)如按鐵路軌距來劃分,一般可分為標準軌、寬軌和窄軌內燃機車三種。
(4)若按機車裝用主柴油機台數來劃分,通常可分為兩類:單機組內燃機車和雙機組內燃機車。
(5)若按能否實行重聯牽引來劃分,通常可分為:非重聯內燃機車和重聯內燃機車。